基于高速切削的模具加工技術

梁 騫，侯 淼

沈陽第一機床廠，遼寧 沈陽 110142

模具是制造業中較為重要的工藝型裝備，在當前的工業生產中占有相當重要的地位。使用模具所生產具體成品都具有相當高的精度、高生產率、高一致性、高復雜程度的特點，這在所有的加工制造的方法是無法實現的。模具的加工有著具體的特殊性比如精度高、工件比較精細等特點，與通常的機械加工是有著很大的差異的，由于模具得形狀比較復雜，其工作的部分通常都屬于多維的復雜曲面所構成；其所選用的材料一般情況下都是硬度比較高的，通常都是由硬質合金或淬火工具鋼所特殊制成的；其制造的周期通常都比較短。最為常見的模具的加工方法都屬于電火花加工和普通切削加工，整個過程因為需要拋光、手工打磨，從而直接導致了加工的效率比較低下，而加工的精度上也是大打折扣。如果選用了高速切削技術的加工模具，就能大大提高加工精度、生產效率、使用壽命等。

1 高速切削機床的選擇

實現高速切削的關鍵和前提，就是是否選擇了性能良好的高速切削機床，具有高精度的高速主軸是高速切削機床技術的基礎。所以說選擇可靠的機床，是實現高速切削加工的關鍵，在具體的工作中我們必須要結合實際情況，經過綜合的考慮分析和詳細了解了模具加工整個過程的具體要求和加工企業的具體經濟環境等一系列因素。才能選擇出適合企業工作環境的高速切削加工模具的機床。

1.1 良好的工藝適應性

所選擇的機床功能一定要完全符合需要加工的模具的實際形狀以及模具的尺寸精度以及生產過程中的一些具體要求。

1.2 高的性能價格比

通常情況下，模具加工都是以高轉速作為唯一特征的HSM型高速加工中心。

1.3 大功率和高主軸轉速

在涉及到模具型的腔曲面進行的高速加工過程中，選用刀具的直徑相比都很小，而且機床主軸轉速要求又是很高（通常都是80，000r/min～20，000 r/min之間）；為了實現一次裝夾就能順利實現模具的精加工和粗加工，所以對主軸的功率要求都是很大。

1.4 高精度控制系統

在進行加工模具型腔的過程中，一般情況下都是選用懸伸量相比較大的立銑刀（小直徑），因為模具所選材料的硬度和強度都相當地高，所以在整個加工的過程就會容易出現顫振。所以，一定要選用剛性好、精度高的高速電主軸。另外，機床還需要滿足一定高度的動、靜剛度，這樣就可以穩定地提高具體的跟蹤精度、定位精度和抗振能力。要選用能夠和高速機床相配套的CAD/CAM軟件，尤其是在用于高速切削模具的具體軟件。

2 基于高速切削的模具加工技術特點

通常情況下高速切削的最大切削速度要比普通切削速度高出5～10倍，不過現在也有一些學者認為機床事物主軸轉速只有超過了15000 r/min才能算得上是高速切削。高速切削技術加工的最大優勢就在于提高了加工精度和加工效率，降低了切削力，同時還能減少切削熱對具體工件的影響和磨損，從而實現了工序的集約化，所以說高速切削技術加工屬于一項高質量、高效率的新型加工技術。

高速切削加工技術對模具的加工工藝會引發一定的影響，它不但改變了傳統模具加工所采用的“電火花加工→手工打磨→拋光”或“退火→銑削加工→熱處理→磨削”的工藝流程，還替代了傳統的所有工序。下圖就是高速切削加工工藝與傳統加工工藝在模具加工中的比較圖。

a 傳統模具加工工藝圖

b 高速切削加工工藝圖

在模具加工中的比較圖高速切削加工模具的優勢主要表現在：首先、高速切削技術大大提高了加工效率，不僅機床進給快、轉速高，而且粗精加工能夠一次完成，大大地提高了生產效率，再結合數控技術，模具的制造周期可縮短30%～4O% ；其次、高速切削加工切削力可降低30%以上，95%～98%的切削熱被切屑帶走，模具和刀具的熱變形很小，切削過程工作平穩、振動小，大大提高了模具的加工精度和加工質量；再次、高速切削技術不僅可應用于淬硬模具的直接加工(尤其是半精加工和精加工)，在電火花電極加工、快速樣件制造以及模具的快速修復等方面也得到廣泛應用。

隨著現代加工技術的不斷發展，高速切削技術在模具加工中的應用顯示出其無可比擬的優勢，對模具加工工藝產生了巨大影響。高速切削加工技術可以大大提高生產效率、降低加工成本、改善加工質量，在模具工業中的應用前景十分廣闊。

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